JP2886798B2

JP2886798B2 - 道路・建材用焼結人工骨材の製造方法

Info

Publication number: JP2886798B2
Application number: JP7017645A
Authority: JP
Inventors: 正信江副; 朗金田; 克則津村; 宗夫安藤; 豊彦塚田
Original assignee: NAIGAI SERAMITSUKUSU KK
Current assignee: NAIGAI SERAMITSUKUSU KK
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1999-04-26
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JPH08208286A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、道路・建材用焼結人工骨材、な
かでもアスファルトやセメント、樹脂等と混合して、道
路舗装材料や建設材料等に有利に使用されるコンクリー
ト用の人工焼結骨材の製造方法に係り、特にトンネル
内、曲がり角、夜間用、滑り止め、バス路線、景観材料
等に使用される明色又は着色人工骨材、また、建材用と
しては大理石、花崗岩等の人工石材用として好適に使用
され得る人工明色、着色骨材を製造する方法に関するも
のである。また、整粒し、粒度の揃った骨材について
は、排水性舗装用の骨材としても、有利に使用されるも
のである。

【０００２】

【背景技術】従来から、道路用若しくは建設用のコンク
リート用骨材には、一般に、天然に採取された比較的安
価な砕石が使用されて来ている。しかし、この天然砕石
としては、硬質砂岩、輝緑凝灰岩、安山岩等が使用され
ているが、何れも、任意の着色のものが得られず、明
色、着色骨材としての使用は難しく、また採取量にも限
界がある。

【０００３】そこで、これらの用途に関して、最近で
は、着色焼結人工骨材が使用され始めているが、これら
新骨材については、骨材形状、製品歩留り等、多くの問
題が内在しているのである。

【０００４】因みに、現状の焼結人工骨材の製造方法と
しては、図１に示される如く、原料粘土、陶石、長石等
を粉砕配合し、これに着色剤を混合したスラリーを、フ
ィルタープレスで脱水した後、押出成形によって、レン
ガ状成形品を作製し、乾燥させるか、または前記スラリ
ーをスプレードライヤーで乾燥して得られる球状粘土
を、加圧成形により、タイル状成形品に作製した後、ト
ンネルキルンにより焼成して、焼結レンガ状成形品若し
くはタイル状成形品を作り、次いで天然砕石と同じよう
な粉砕工程を３〜４段通して、整粒する方式を取ってい
る。

【０００５】しかしながら、この方式によると、焼成後
の硬度の高い緻密な構造を有する焼結製品を粉砕しなけ
ればならないために、天然石の粉砕による砕石と同様
な、若しくはそれ以上の問題を持つことになったのであ
る。

【０００６】而して、その主たる問題は、砕石形状と歩
留りに関するものであり、砕石形状については、緻密な
焼結製品を粉砕するために、へき開値に近い構造を取る
ところから、砕石の理想形状と言われる、稜角に富んだ
立方体に近い形状に砕かれるものが少なく、薄い又は細
長い骨材を多く含むことになり、このために、コンクリ
ート混合物での骨材間隙率が増加して、アスファルト等
の添加量が増加し、これによりコンクリートの安定度が
低下して、轍掘れ等の主要因となっているのである。ま
た、骨材が薄いために、破砕試験すり減り量も増加し、
アスファルト混合物の性能面で望ましくない問題を惹起
する。また、へき開面状の破砕面は平滑であるために、
アスファルト、セメント等との親和性も悪く、この面で
も問題となるのである。

【０００７】また、歩留りに関しても、焼成後に粉砕す
る場合には、レンガ状又はタイル状の成形品を３段から
４段の工程に従って粉砕するために、３ｍｍ以下の微小
粒子等、大量の不要製品が発生し、これが歩留りを低下
させる原因ともなっているのである。そして、これによ
って、元々高価な人工骨材のコストを押し上げる結果と
もなっているのである。

【０００８】このため、本発明者らは、そのような課題
を解決すべく、鋭意研究の結果、在来の製法とは全く異
なる製法、即ち、湿式粉砕原料のフィルターケーキ若し
くはそれから得られる成形物の乾燥の後に、乾燥又は半
乾燥の状態で粉砕、整粒し、その後ロータリーキルン等
の回転型キルンを使用して、転動させながら、焼成せし
める手法を採用することにより、高い生産性を確保しつ
つ、骨材として充分な機能をもたらしめ、且つ骨材形態
として多稜構造の理想的な形態を得ると共に、工程歩留
りを有利に向上せしめ得る事実を見出して、これを、先
に、特願平６−２１３３６６号として出願した。しかし
ながら、本発明者らの更なる検討の結果、この先に提案
した手法にあっても、粉砕によって目的とする粒度若し
くは粒度分布と為すものであるために、粉砕操作の巧拙
や粉砕粉の発生による歩留り低下は避けられ得ず、また
粉砕後の乾燥工程中において、目的とする形状が変化す
る等の問題が内在していることが明らかとなった。

【０００９】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、優れた量産性の下に、在来の人工骨材にない、骨材
の多稜型の粒形状が良く、歩留りの高い、有利な道路・
建材用焼結人工骨材の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【解決手段】そして、本発明者らは、上記した課題を解
決すべく、更に鋭意研究を重ね、先に出願の製造方式を
更に一歩進めた結果、先ず、第一の工程にて所望の粒子
形状に造粒し、その後、第二の工程においては、流動さ
せることなく乾燥せしめ、更に第三の工程において、量
産性と骨材性質の向上の面から、ロータリーキルン等の
回転型キルンを用いて転動焼成することにより、成形粒
子の形状変形及び粒度分布の変動が少なく、均一に焼成
され、以て形状変形及び色斑の少ない良質な骨材を得る
ことが出来ると共に、この全工程を通じて粉砕工程を含
まないことが特色となり、従来の手法により得られるよ
うな３ｍｍ以下の細粒発生が殆どなく、工程歩留りが極
端に向上する事実を見い出し、本発明を完成するに至っ
たのである。

【００１１】従って、本発明の要旨とするところは、
原料鉱物若しくは粘土を粉砕調合した後、焼成後に目的
とする多稜型の粒子形状、粒度若しくは粒度分布のもの
を与え得るように、多稜型形状の粒子として造粒成形す
る第一の工程と、該第一の工程において得られた成形粒
子を、流動させることなく、１２％以下の水分率となる
まで乾燥せしめる第二の工程と、かかる乾燥された成形
粒子を、ロータリーキルンの如き回転型キルンに投入し
て、該回転型キルンにて転動、焼成することにより、多
稜型構造の焼結骨材を得る第三の工程とを、含むことを
特徴とする道路・建材用焼結人工骨材の製造方法にあ
る。

【００１２】なお、このような本発明に従う道路・建
材用焼結人工骨材の製造方法における望ましい態様によ
れば、前記第二の工程における乾燥操作は、前記成形粒
子の水分率が８％以下となるまで行なわれ、これによっ
て第三の工程における有効な形状の保持が有利に実現さ
れることとなるのである。

【００１３】また、かかる本発明手法の望ましい態様の
他の一つによれば、前記第二の工程において、乾燥操作
の後、目的とする粒子形状、粒度若しくは粒度分布の焼
成粒子を与え得ない粒子が、原料として回収されて、再
度利用することとされ、原料利用率の向上が図られるの
である。

【００１４】

【具体的構成】ところで、このような本発明に従う人工
骨材の製造方法について、その一例を示す第２図を参照
しつつ、より詳細に述べるならば、先ず、原料として
は、アルミナ、ムライト、スピネル等を形成するアルミ
ナ、珪砂、マグネシア等の粉砕配合物でも良いが、一般
には、カオリン単味又は陶石、長石、カオリン、粘土等
の粉砕配合物である陶磁器用粘土、タイル用粘土等が有
利に使用され、中でも、明度の高いものを得るには、酸
化鉄、酸化チタンの含有量の少ない素材が使用されるこ
ととなる。

【００１５】そして、このような原料を湿式にて粉砕
配合し、要すれば着色剤を配合して、スラリーを作製し
た後、フィルタープレスで脱水し、更にこの得られたケ
ーキをオーガーマシン等の真空成形機にて、焼成後に目
的とする多稜型の粒子形状、所要粒度又は粒度分布にな
るように、造粒成形するのである。このような造粒成形
工程が、第一の工程となる。

【００１６】次いで、上記第一の工程にて得られた成
形粒子は、粒子相互間の衝突や転動の少ないコンベアベ
ルト乾燥機を用いたり、又はさや等を利用し、それに成
形粒子を収容して、トンネル乾燥機等を用いて、乾燥せ
しめられる。この第二の工程たる乾燥工程において重要
なことは、成形粒子を流動させることなく乾燥せしめる
ことにあり、これによって粒子形状が有利に維持され
る。また、この乾燥工程によって、成形粒子は所定の水
分率以下となるように管理されることとなるが、その水
分率としては、１２％以下であって、特に望ましくは８
％以下である。けだし、成形粒子が多稜面を有する場合
に、前記の水分率より低い水分率の乾燥状態であると、
稜角のエッヂのシャープさを有利に確保することが出来
るからである。反対に、水分率の上昇に従って、成形粒
子のエッジが丸くなっていく。尤も、エッヂが丸くなる
に従って、実績率が漸次上がり、アスファルトの使用量
が減少する利点が生じるが、多稜形態が漸次消失するよ
うになる。よって、成形粒子中の水分率は、骨材の使用
用途に従って管理することが必要となるのである。

【００１７】特に、上記の乾燥工程では、成形粒子を流
動させない静置方式を採用しているところから、粒子の
変形、破砕が少なく、従って、微粉の発生も少ない。そ
して、そのため、原料へフィードバックさせるコンベア
ベルトのネット下等に発生する細粒は、極めて少なく、
１％以下となるのである。なお、このように、かかる乾
燥操作の後、目的とする粒子形状、粒度若しくは粒度分
布の焼成粒子を与え得ない粒子を、原料として回収し、
再利用するようにすれば、原料歩留りは更に向上せしめ
られ得ることとなる。

【００１８】また、以上の第一及び第二の成形、乾燥工
程までは、原料粉砕乾燥粉末に対してバインダ及び水分
を加えて、成形が行なわれる乾式の加圧成形プロセスを
使用しても可能である。

【００１９】その後、第三の工程においては、上記で成
形、乾燥された粒子を、量産性の向上と焼成の均一のた
めに、転動式のロータリーキルン等の回転型キルンを用
い、その焼成温度において転動、焼成せしめる。これに
よって、目的とする粒子形状、粒度、粒度分布の骨材粒
子が、均一な品質において、生産性良く得られるのであ
る。

【００２０】なお、ロータリーキルンを用いた骨材粒子
の通常の焼成手法の場合、粒子を未乾燥のままロータリ
ーキルンに投入せしめ、かかるキルンの初期工程で乾燥
し、次いで後期工程で焼成を完了するものであるところ
から、その初期工程の転動乾燥操作により、丸味の多い
粒子となり、所与の粒子形状を得ることが難しく、且つ
歩留りを悪くしていたのである。しかるに、本発明に係
る手法のように、成形（第一の工程）、乾燥（第二の工
程）の後に、焼成（第三の工程）の各工程を経由するこ
とによって、初めて、所望の焼成粒子形状を得ることが
出来、且つ工程歩留りを著しく向上せしめることが可能
となるのである。

【００２１】このように、本発明手法にあっては、第一
の工程で造粒された成形粒子が、第二の工程の乾燥に
て、その粒子形状及び粒度分布を固定し、次いで第三の
工程にて転動焼成されるものであるところから、成形粒
子の形状変形及び粒度分布の変動が少なく、均一に焼成
されるのであり、以て形状及び色斑の少ない骨材を得る
ことが出来ると共に、全工程を通じて粉砕工程を含んで
いないところから、従来方法の如き３ｍｍ以下の細粒発
生が殆どなく、工程歩留りが極端に向上され得たのであ
る。

【００２２】また、このような本発明手法にて得られる
骨材を用いることによって、アスファルト混合物の安定
性が増加し、一方流動性が減少し、轍掘れの低下による
交通轍の防止保全手数の減少等、その効果には著しいも
のがある。また、すり減り減量も低くなるために、摩耗
も減少し、更に表面が粗面のために、アスファルトの剥
離性の問題も改善され、石はね等の事故も減少され得る
ことも考えられるのである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明の構成
を更に具体的に明らかにするが、本発明は、以下の実施
例又は更に上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々な
る変更、修正、改良等が加えられ得るものであること
が、理解されるべきである。

【００２４】先ず、原料としては、単純化のために、市
販のカオリン鉱物を用いた。なお、その化学組成を下記
表１に示す。この化学組成は、蛍光Ｘ線分析によって測
定して得られたものである。

【００２５】

【表１】＊単位：重量％

【００２６】そして、このカオリン鉱物を粗粉砕の後、
ボールミル中に投入し、更に水を加えて、平均粒子径が
３００μｍ以下となるまで、湿式法により粉砕を行な
い、泥漿を得た。次いで、この泥漿中に所定の着色剤を
配合し、更に攪拌して、得られた泥漿をフィルタープレ
スにて脱水した後、オーガーマシンを用いて、目的とす
る骨材粒子形状、粒度、粒度分布を与えるように、造
粒、成形した。

【００２７】なお、この際の成形粒子形状は、図３に示
す如く、（ａ）不等辺四角柱と（ｂ）不等辺五角柱との
二つの形状を呈し、成形粒子は、それらの５０％ずつの
ブレンドで、粒度分布は焼成後の篩分けテストで、下記
表２に示す如く、６号砕石類似の分布になるべく、設計
を行なった。

【００２８】

【表２】

【００２９】その後、このようにして得られた成形粒子
をコンベア式の連続乾燥機で乾燥したが、この際に、ネ
ット下及びその他で落下した、粒子径：２．５ｍｍ以下
の細粉の発生量は非常に少なく、０．８２％であり、こ
れらは、原材料に全量をフィードバックした。

【００３０】さらに、この得られた成形乾燥粒子を、直
径１．８ｍ、長さ６０ｍのロータリーキルンに投入し、
１６００℃の温度で転動焼成した。なお、かかる整粒粒
子の焼成前（キルン投入前）の水分率は２．２％であっ
た。この焼成の後、篩別整粒したが、この際の２．５ｍ
ｍ以下の細粉は２．１５％であり、全工程を通じて非常
に高歩留りであった。

【００３１】一方、比較例として、上記の実施例と同じ
く、オーガーマシンで大型円柱状の成形品を成形した
後、この成形品をトンネルキルンにて１６００℃の温度
で焼成し、焼結成形品を得た。次いで、それを、一次破
砕：ジョークラッシャ→二次破砕：コーンクラッシャ→
三次破砕：インパクトブレーカーからなる、三段の破砕
工程を通すことにより、最終製品を得たが、破砕工程が
多く且つ成形品の緻密度が高いために、破砕時の２．５
ｍｍ以下の細粉発生が多く、１２．５％にも達し、歩留
りを非常に悪くした。

【００３２】また、骨材粒子形状を光学顕微鏡にて調べ
たところ、本発明に係る実施例の整粒粒子から得られた
骨材は、多稜型で、立方体に近く、一方比較例のもの
は、偏平、細長型の骨材が多いことを認めた。

【００３３】さらに、上記で得られた２種の人工骨材に
ついて、その１３〜５ｍｍの粒度のものを対象として、
性状比較を行ない、その結果を、下記表３に示した。

【００３４】

【表３】＊見掛比重：ＪＩＳＡ１１１０に準拠して行なった。＊吸水率：ＪＩＳＡ１１１０に準拠して行なった。＊すり減り減量：ＪＩＳＡ１１２１に準拠して行なった。＊細長偏平量：長短軸比３：１以上の細長偏平粒子の含有量％＊実績率：ＪＩＳＡ１１０４に準拠して行なった。

【００３５】本発明に従う実施例の骨材では、立体的多
稜型の成形粒子を使用しているために、当然の結果とし
て、細長、偏平の骨材量は０％であるのに対し、比較例
の骨材では、砕石型を採用しているために、細長、偏平
量は４．８％となり、日本道路公団の基準値：２５％以
下というのに対して、その規格内ではあるが、比較的高
い結果となった。

【００３６】また、偏平骨材が少ないものは、すり減り
減量も少ないので耐久性が高く、実績率も高くなる。こ
のために、コンクリート使用量、単位水量、アスファル
ト量を減少することが出来る。そして、セメント混合物
としての強度、耐久性能等も向上せしめられ、且つアス
ファルト混合物としても高強度低流動性となり、摩耗や
轍掘れ等も減少し、骨材性能が大幅に向上せしめられて
いると共に、高価なアスファルト、セメントの量を減少
せしめることが出来、非常に経済的である。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
従う道路用焼結人工骨材の製造方法によれば、稜角に富
んだ立方体に近い構造の粒子が多く、細長な、偏平な粒
子量を減少せしめた骨材が、高歩留りにて、生産性良
く、効果的に製造され得、以てアスファルト混合物の安
定性を増加し、轍掘れの低下、更にはすり減り減量の低
下、摩耗の減少等を図り得ることとなったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の人工骨材の製造工程の一例を示すフロー
チャートである。

【図２】本発明に従う人工骨材の製造工程の一例を示す
フローチャートである。

【図３】本発明に従う成形粒子の形状を示す斜視説明図
であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ不等辺四角柱形
状の粒子及び不等辺五角柱形状の粒子を示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤宗夫愛知県瀬戸市塩草町11番地の４内外セラミックス株式会社内 (72)発明者塚田豊彦愛知県瀬戸市塩草町11番地の４内外セラミックス株式会社内 (56)参考文献特開平６−345503（ＪＰ，Ａ) 特開平５−330871（ＪＰ，Ａ) 素木洋一著セラミック製造プロセス ▲ＩＩＩ▼ 1980年２月技報堂出版発行 23−24頁図９．29 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 14/36 C04B 20/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原料鉱物若しくは粘土を粉砕調合した
後、焼成後に目的とする多稜型の粒子形状、粒度若しく
は粒度分布のものを与え得るように、多稜型形状の粒子
として造粒成形する第一の工程と、該第一の工程において得られた成形粒子を、流動させる
ことなく、１２％以下の水分率となるまで乾燥せしめる
第二の工程と、かかる乾燥された成形粒子を、ロータリーキルンの如き
回転型キルンに投入して、該回転型キルンにて転動、焼
成することにより、多稜型構造の焼結骨材を得る第三の
工程とを、含むことを特徴とする道路・建材用焼結人工骨材の製造
方法。
【請求項２】前記第二の工程における乾燥操作が、前
記成形粒子の水分率が８％以下となるまで、行なわれる
請求項１に記載の道路・建材用焼結人工骨材の製造方
法。
【請求項３】前記第二の工程において、乾燥操作の
後、目的とする粒子形状、粒度若しくは粒度分布の焼成
粒子を与え得ない粒子を、原料として回収することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の道路・建材用焼
結人工骨材の製造方法。